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年已经过半,又有许多植物基因组文章发表,而且大多数都发表在Nature,PNAS等高分刊物上。接下来小编对上半年的高分基因组文章做一个盘点,以飨读者。
欧洲白蜡树(Fraxinusexcelsior)基因组——Nature[1]
首先介绍的是今年一月发表于Nature的欧洲白蜡树基因组,欧洲白蜡树隶属于木犀科(Oleaceae),是欧洲常见的落叶乔木,也是瑞典的国树,近年来,由于枯梢病的感染,欧洲白蜡种群遭到了严重破坏。
在本研究中,来自英国的科学家利用二代高通量测序技术对欧洲白蜡树进行全基因组测序和组装,共得到Mb大小的基因组,成功注释个编码蛋白的基因。该研究通过对欧洲白蜡和其他六种植物的同源基因分析,发现欧洲白蜡和橄榄共享一次全基因组复制。研究团队同时对来自欧洲不同地区的37株欧洲白蜡做重测序研究,发现英国种群对枯梢病的敏感性降低较德国种群更为普遍,同时发现次生代谢物环烯醚萜苷(iridoidglycoside)会使白蜡树更容易感染枯梢病。该研究为非模式植物抗病机理提供了理论基础。
两种黄麻(CorchorusolitoriusandCorchoruscapsularis)基因组——NaturePlant[2]
黄麻隶属于椴树科(Tiliaceae),是一种重要的产纤维作物,主要分布在南亚。来自孟加拉国的研究者通过对黄麻基因组的组装和研究,揭示了黄麻纤维的形成机制。
研究团队采用罗氏测序仪测序,得到两种黄麻基因组,其大小分别为Mb(C.olitorius,ScaffoldN50:3.3Mb)和Mb(C.olitorius,ScaffoldN50:4.1Mb)。结合黄麻产纤维细胞转录组的数据,研究团队发现了许多涉及黄麻纤维形成的基因,如MYB83负责调控植物次级细胞壁的形成,CesA4和CesA7会促进纤维素的沉淀。同时,研究者还分析了两种黄麻的抗逆性、抗病性和抗虫性等性状差异的分子机制。
藜麦(Chenopodiumquinoa)基因组——Nature[3]
藜麦为藜科(Chenopodiaceae)作物,原产美洲,因其丰富的营养价值,被誉为最适宜人类食用的全营养食品。由于相对缺乏种质资源,藜麦品质改良迟迟得不到发展。
最近,来自沙特阿拉伯的科学家们对藜麦基因组进行了测序,采用三代测序加BioNano和Chicago辅助组装的技术,组装得到藜麦基因组大小约为1.39Gb(ScaffoldN50:3.84Mb),获得注释基因个。藜麦种子中含有的皂苷略带苦味,会影响藜麦品质,为明确藜麦皂苷形成机制,研究团队绘制了连锁图谱并做了BSA性状定位,结果显示TSAR1基因负责调控皂苷合成,在甜藜麦品系中,第三外显子中一个SNP导致该基因可变剪切发生变化,合成的蛋白无法继续调控皂苷生成。高质量藜麦基因组的成功组装,会加速藜麦的育种和改良,加强全球粮食安全。
生菜(Lactucasativa)基因组——NatureCommunication[4]
生菜隶属于菊科(Compositae),是常见蔬菜,常吃快餐的同学一定不陌生,汉堡里夹的那片绿叶就是生菜了。近期,美国加州戴维斯基因组中心的科学家们组装出了生菜基因组,这也是菊科植物第一个高质量的基因组。
由于生菜基因组大,重复序列高,对其进行测序充满了挑战。研究组采用全基因组鸟枪法测序加Chicago染色体构象捕获技术辅助组装,获得生菜基因组大小为2.7G(scaffoldN50:Kb)。研究团队确定了一些与植物发育相关的基因,如涉及复杂组织分化的基因Cycloidea类似基因,还鉴定出21种新microRNA。该研究还为菊目植物基因组三倍化事件提供了证据,研究组发现,菊目三倍化事件发生在万年前的白垩纪-古新世时期,这次变异为菊目植物的多样性和快速辐射奠定了基础。
四种柑橘属基因组——NatureGenetics[5]
柑橘属的水果种类繁多,美味可口,今年4月,华中农业大学的邓秀新院士领衔的柑橘团队完成了对四个柑橘代表种(柚子,甜橙,柠檬和柑橘)的基因组测序。
柑橘团队采用三代测序加二代辅助组装的技术,获得大小为Mb的甜橙基因组(scaffold:4.2Mb)。本研究还结合对多个柑橘属植株的重测序数据,分析了柑橘属的群体进化,在9号染色体上发现一段Kb的强选择信号。利用BSA性状定位,将柑橘多胚生殖相关位点定位到一段80Kb的区域,筛选出11个候选基因,进一步研究发现,CitRWP与多胚生殖关联最为密切。
向日葵(Helianthusannuus)基因组——Nature[6]
向日葵想必大家都不陌生,既能榨油,又是吃货们的必备小零食,就在今年5月,来自法国的科学家完成了向日葵基因组的测序,用三代测序技术测得向日葵基因组大小为3.6G。
研究小组利用比较基因组学对向日葵全基因组复制事件作了分析,同时,结合转录组数据分析,重构了向日葵花期和油脂代谢的遗传网络。研究小组结合GWAS分析定位了与花期相关的35个基因组区域,并发现与花期相关的基因区域形成于最近一次的全基因组复制。作为菊科第二个高质量基因组,向日葵基因组的完成具有重要的意义,为今后提高向日葵产油量等性状提供了基础。
当然,今年上半年的植物基因组文章远不止这些,限于篇幅无法给大家一一分享,于是小编对年上半年发表的植物基因组文章进行了汇总,希望有助于大家的学习和研究。
参考文献
[1]ElizabethS,AndreaH,LauraK,etal.GenomesequenceandgeneticdiversityofEuropeanashtrees[J].Nature,,:.
[2]MdShahidulI,JenniferS,EmdadulE,etal.Comparativegenomicsoftwojutespeciesandinsightintofibrebiogenesis[J].NaturePlants,,3:.
[3]DavidJ,YungS,DamienL,etal.ThegenomeofChenopodiumquinoa[J].Nature,,:.
[4]SebastianR,ZhiwenW,XinhuaY,etal.Genomeassemblywithinvitroproximityligationdataandwhole-genometriplicationinlettuce[J].Nature
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